Antiguas estrellas contienen huellas del inicio del universo

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Artículo publicado por Sarah Collins el 11 de noviembre de 2015 en Universidad de Cambridge

Los astrónomos han descubierto algunas de las estrellas más antiguas de la galaxia, cuya composición química y movimiento podría revelarnos el aspecto del universo poco después del Big Bang.

Un equipo internacional de astrónomos, dirigidos por investigadores de la Universidad de Cambridge y la Universidad Nacional Australiana, han identificado algunas de las estrellas más antiguas de nuestra galaxia, las cuales podrían contener pistas vitales sobre los inicios del universo, incluyendo una señal de cómo murieron las primeras estrellas.

Almighty Milky Way

La Vía Láctea Crédito: Pedro Ferrer

Estas estrellas, que han estado en el centro de la Vía Láctea desde hace miles de millones de años, contienen unas cantidades extremadamente bajas de metal: una de las estrellas es la que tiene un contenido en metal más bajo de las halladas en el centro de nuestra galaxia. Estas estrellas también contienen unas huellas químicas que indican que las primeras estrellas pudieron haber muerto de forma espectacular, en forma de hipernovas, que son 10 veces más energéticas que las supernovas normales. Las conclusiones, de las que se informa el 11 de noviembre en la revista Nature, podrían ayudar a comprender cuánto ha cambiado el universo en los últimos 13 700 millones de años.

Durante décadas, los astrónomos han estado tratando de determinar el aspecto que tenía el universo poco después del Big Bang – comprender cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias es clave para este objetivo. Aunque algunos astrónomos están buscando fuera para tratar de resolver este misterio, en galaxias a miles de millones de años luz de distancia, otros están observando el centro de nuestra galaxia.

Si alguna vez observas el cielo nocturno desde un lugar oscuro, puedes ver el centro de la Vía Láctea. Hay miles de millones de estrellas en nuestra galaxia, y los astrónomos están interesados en encontrar las más antiguas y descubrir su composición química y movimiento.

Poco después del Big Bang, el universo estaba compuesto por completo de hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio. El resto de elementos, como el oxígeno que respiramos, o el sodio de nuestra pasta de dientes, se crearon dentro de las estrellas, o cuando murieron en forma de supernova. Esto ha llevado a los astrónomos a buscar estrellas con un contenido extremadamente bajo de metales: estrellas con gran cantidad de hidrógeno, pero muy poco de otros elementos.

Se había pensado que las primeras estrellas se formaron en el centro de las galaxias, donde los efectos de la gravedad son mayores. Pero tras décadas de búsqueda, los astrónomos encontraron que la mayor parte de las estrellas del centro de nuestra galaxia tienen un contenido metálico similar al de aquellas más cercanas a nosotros. Aunque las estrellas del centro de la galaxia son unos 7000 millones de años más antiguas que el Sol, no son lo bastante antiguas como para permitirnos comprender qué condiciones hubo en los inicios del universo.

Usando telescopios de Australia y Chile, los astrónomos pueden haber llegado a una estrategia para encontrar las estrellas más antiguas de la galaxia. Las estrellas con un contenido bajo en metal tienen un aspecto más azulado que otras estrellas: una diferencia clave que puede usarse para bucear entre los millones de estrellas en el centro de la Vía Láctea.

Usando imágenes tomadas con el telescopio ANU SkyMapper en Australia, el equipo seleccionó las 14 000 estrellas más prometedoras para observarlas en mayor detalle, con un espectrógrafo o un telescopio mayor. Un espectrógrafo separa la luz de la estrella, como un prisma, permitiendo a los astrónomos hacer medidas detalladas.

Las 23 mejores candidatas eran todas muy pobres en metal, llevando a los investigadores a un telescopio mayor en el desierto de Atacama, en Chile. A partir de estos datos el equipo identificó 9 estrellas con un contenido en metal menor que una milésima de lo observado en el Sol, incluyendo una con una cantidad de una diezmilésima – el actual récord de menos metal en una estrella del centro de la galaxia.

“Si pudieses comprimir todo el hierro del Sol al tamaño de tu puño, algunas de estas estrellas contendrían apenas un minúsculo guijarro, en comparación”, señala el Dr. Andrew Casey del Instituto de Astronomía de Cambridge, uno de los coautores del estudio. “Es un tipo de estrella muy distinto”.

Sin embargo, saber que estas estrellas tienen una baja cantidad de metal no era suficiente para tener la certeza de que se formaron en los inicios del universo. Podrían ser estrellas que se formaron mucho después en otras partes de la galaxia con menor densidad, y que ahora están migrando hacia el centro. Para diferenciar estas posibilidades, los investigadores midieron las distancias y usaron medidas precisas del movimiento de las estrellas para predecir cómo se movían, y dónde habían estado en el pasado.

Encontraron que aunque algunas estrellas sólo estaban de paso, siete de ellas habían pasado toda su vida en el centro de nuestra galaxia. Las simulaciones por ordenador sugieren que estrellas como éstas deben haberse formado muy al principio en la vida del universo.

“Hay muchas estrellas en el centro de nuestra galaxia – encontrar estas estrellas tan raras fue como buscar una aguja en un pajar”, explica Casey. “Pero si seleccionamos estas estrellas de la forma adecuada, es como quemar la granja y buscar las agujas con un imán”.

Cuando murieron las primeras estrellas de la galaxia, dejaron su huella química en la siguiente generación de estrellas, según se informa en este estudio. Esta huella química sugiere que las primeras estrellas pudieron haber muerto de una forma espectacular, conocida como hipernova, una explosión 10 veces más energética que las supernovas normales. Esto haría que fuesen uno de los eventos más energéticos del universo, y uno muy distinto del tipo de explosión estelar que vemos hoy.

“Este trabajo confirma que hay estrellas antiguas en el centro de nuestra galaxia. La firma química impresa en esas estrellas nos habla de una época del universo que sería inaccesible de otro modo”, explica Casey. “El universo era, probablemente, muy distinto en su inicio, pero para saber cuánto, tenemos que encontrar más de estas estrellas: más agujas en pajares más grandes”.

Referencias:

L.M. Howes et. al. ‘Extremely metal-poor stars from the cosmic dawn in the bulge of the Milky Way.’ Nature (2015). DOI: 10.1038/nature15747

2 comentarios

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  • No conocía este tema de intentar estudiar los comienzos del universo mediante estrellas de la Vía Láctea. Parecía más lógico observar estrellas muy distantes, y por tanto muy antiguas. Pero me ha parecido muy interesante como forma de abordar el estudio de los inicios del universo.
    Tampoco había oído hablar sobre las hipernovas, que por lo que veo es un concepto teórico, ya que no creo que se haya observado ninguna. No obstante lo que no acabo de comprender es por qué se deduce que esas primeras estrellas tuvieron un final tan espectacular,

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